1、2020/1/9,1,铁道信号专业-现代通信原理课程,主讲：梅容芳地点：计算机4室,项目1-3：通信系统的主要性能指标,2020/1/9,2,项目准备 简述信息量的公式和单位?检索衡量通信系统的主要性能指标?探讨数字通信系统用什么指标来衡量其通信质量?,2020/1/9,3,项目目标 理解信息量的计算方法 掌握有效性与可靠性的基本概念 掌握数字通信系统的主要性能指标,2020/1/9,4,项目任务 任务一：信息量的计算 任务二：有效性 任务三：可靠性 任务四：有效性与可靠性的关系,5,任务一：信息量的计算 消息：语音、文字、图形、图像 信息：消息的有效内容不同消息可有相同内容 信号：消息的载体
2、通信系统中传输的是信号 信息量：用以衡量传输信息的多少,项目任务,6,两类信号： 模拟信号：取值连续，例如语音 数字信号：取值离散，例如数据 两类通信系统： 模拟通信系统要求 高保真度准则 信号噪声功率（电压）比 (信噪比)手段 参量估值方法 数字通信系统要求 正确准则 错误率 (误码率与误信率)手段 统计判决理论,7,模拟信号,数字信号,数字信号,t,t,t,t,模拟信号和数字信号,2020/1/9,8,任务一：信息量的计算信息量是消息出现的概率的P（x）函数。消息中包含的信息量与消息发生的概率紧密相关，消息出现的概率越小，则消息中包括的信息量就越大。如果事件是必然的(概率为1)，则它传递的
3、信息量为零；如果事件是不可能的(概率为0)，则它将有无穷的信息量。如果得到的不是由一个而是由若干个独立事件构成的消息，那么，这时得到的总的信息量，就是若干个独立事件的信息量的总和。,项目任务,9,*制定度量信息的方法# 消息“量” 信息量# 例：“明天降雨量将有 1 mm” - 信息量小“明天降雨量将达到1 m” - 信息量大“明日太阳将从东方升起” - 信息量零# 信息量 I = I P(x) ，P(x) - 发生概率# 定义：I = loga 1/P(x) = -logaP(x)# 熵H（x）等于各个符号的信息量乘以各自出现的概率再相加，单位为bit/符号。,10,# 通常取 a = 2,
4、 此时单位为“比特”。# 对于一个等概率、二进制码元：I = log2 1/P(x) = log2 1/(1/2) = 1 比特# 对于一个等概率、M进制码元：I = log2 1/P(x) = log2 1/(1/M) = log2 M 比特若 M = 2k ，则 I = k 比特,通信系统的性能指标是衡量一个通信系统好坏与否的标准。 通信系统的性能涉及到系统的各个方面，诸如有效性、可靠性、适应性、标准性、经济性、维修性、工艺性等。 主要应从信息传输的有效性和可靠性两方面来考虑。,任务二：有效性,有效性是指信息传输的效率问题，即衡量一个系统传输信息的多少和快慢。 两个指标对系统的要求常常相互
5、矛盾，但可以彼此互换。 在模拟通信系统中，有效性一般用系统的有效传输频带来表示。 在数字通信系统中，一般用信息传输速率来衡量有效性。,比较两个通信系统的有效性时，有的情况下单看传输速率是不够的，因为两个传输速率相同的系统可能具有不同的频带宽度，这时，带宽窄的系统有效性显然应该更高一些。 所以，衡量有效性更全面的指标应是系统的频带利用率，即系统在单位时间、单位频带上传输的信息量，它的单位是比特/秒/赫兹。,可靠性是指系统接收信息的准确程度。即质量的好坏问题。 可靠性是关于消息传输质量的指标，它衡量收、发信息之间的相似程度，取决于系统的抗干扰能力。 模拟通信系统的可靠性通常用输出信噪比来衡量。 数
6、字通信系统的可靠性用差错率，即误比特率和误码率来衡量。,任务三：可靠性,一般在噪声分析过程中，主要考虑加性干扰的影响。这种影响造成的误差可以用输出信噪比来衡量，输出信噪比越高，通信的质量就越好。 输出信噪比除了与信号功率和噪声功率的大小有关以外，还与信号的调制方式有关，所以改变调制方式，也可以改善系统的可靠性。 信噪比是指信号S与噪声N之间的比值。 误码率是指错误接收的码元个数在传输的码元总数中所占的比例。,任务三：可靠性,16,有效性和可靠性的关系：速度质量 传输速率： 码元速率RB 波特(Baud) 信息速率：Rb 比特/秒(b/s)对M进制：Rb = RB log2 M 消息速率：RM
7、错误率： 误码率Pe = 错误接收码元数/传输码元总数 误比特率Pb = 错误接收比特数/传输总比特数,任务四：有效性和可靠性的关系,17,误字率Pw = 错误接收字数/总传输字数 误码率和误比特率的关系Pb = Pe x M / 2(M-1) Pe /2 误字率和误比特率的关系对于二进制，若一个字由k比特组成，则Pw1 (1 Pe)k 频带利用率 能量利用率,2020/1/9,18,合作愉快！,教师讲授几个项目任务 学生完成下面的项目任务单 内容要求： 1.衡量通信系统的性能指标 2.一离散信源由0、1、2、3四个符号组成，它们出现的概率分别为3/8、1/4、1/4、1/8，且每个符号的出现
8、都是独立的。试求某消息201020130213001203210100321010023102002010312032100120210的信息量。108bit 3.已知二进制数字信号在2min内共传送泐2000个码元，（1）问其传码率和传信率各是多少？600Bd、600（2）如果传码率不变，但改为16进制，其传码率和传信率又各是多少？ 4.已知某八进制数字通信系统的传信率为12000 b/s，在收端半小时内共测得出现了216个错误码元，试求系统的误码率？ 格式要求：A4纸打印，当天的项目名称即为正文的标题名称，标题的格式为：宋体四号加粗；正文部分格式为：宋体小四1.5倍行距；正文内的题目编号遵
9、循1. 2. 3. /（1）（2）/项目符号格式。 提交形式：每个小组提交一份作业。 作业word文档命名方式：1.项目X-X：第X组-X月X号（小组完成作业）2.项目X-X：第X组-姓名-X月X号（个人完成作业）,项目行动,一离散信源由0， 1， 2， 3四个符号组成，它们出现的概率分别为3/8, 1/4, 1/4, 1/8，且每个符号的出现都是独立的。试求某消息201020130213001203210100321010023102002010312032100120210的信息量。 解：此消息中，0出现23次，1出现14次，2出现13次，3出现7次，共有57个符号，故该消息的信息量为,每个符号的算术平均信息量为,若用熵的概念来计算， 由式（1.3 - 5）得,2020/1/9,21,感谢大家！,1.学生的项目准备情况2.学生在项目行动中的表现情况3.学生的任务单完成情况,项目评估,你我他共同参与的360度评价！,
